變截面圓柱渦振及采樣器流固耦合模擬分析.pdf

1、隨著能源的勘探開(kāi)發(fā)不斷向深海推進(jìn)，海洋工程中的流固耦合問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。渦激振動(dòng)是海洋工程中典型的流固耦合問(wèn)題，長(zhǎng)期的渦激振動(dòng)響應(yīng)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的疲勞破壞從而降低結(jié)構(gòu)的安全性能。近年來(lái)，相關(guān)學(xué)者提出串聯(lián)浮筒TLP平臺(tái)，其張力腿呈現(xiàn)變截面形式，但針對(duì)變截面結(jié)構(gòu)的渦激振動(dòng)研究較少。因此，對(duì)變截面形式結(jié)構(gòu)的渦激振動(dòng)響應(yīng)研究具有非常重要的意義。采樣器在下落過(guò)程中由于受流體力、重力及鋼纜力的影響發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使其在接觸海床時(shí)無(wú)法垂直貫入海床，導(dǎo)致

2、采樣效率低下。因此為改善其運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，有必要對(duì)采樣器進(jìn)行模擬分析，進(jìn)而提高其采樣效率。
　　首先對(duì)于渦激振動(dòng)問(wèn)題，本文將柱體振動(dòng)簡(jiǎn)化為質(zhì)量-阻尼-彈簧模型?；贑FD軟件FLUENT，采用動(dòng)態(tài)層鋪動(dòng)網(wǎng)格方法，結(jié)合四階Runge-Kutta法求解結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制方程，建立二維單圓柱渦激振動(dòng)計(jì)算模型。從圓柱的振幅、振動(dòng)軌跡及渦脫形態(tài)等方面進(jìn)行分析討論，并對(duì)比單自由度與雙自由度圓柱的振動(dòng)響應(yīng)，分析流向運(yùn)動(dòng)對(duì)橫向運(yùn)動(dòng)的影響。
　　其次，由

3、于實(shí)際工程中，立管等細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)多以柱群的方式分布，對(duì)串列形式多柱體的研究具有非常重要的意義。本文采用重疊網(wǎng)格的動(dòng)網(wǎng)格方法建立串列雙柱的渦激振動(dòng)計(jì)算模型，討論分析串列雙柱的渦激振動(dòng)響應(yīng)。從渦脫形態(tài)及振動(dòng)頻率等方面，對(duì)串列雙柱振動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行討論分析。
　　再次，隨著串列浮筒形式TLP平臺(tái)的提出，變截面形式的結(jié)構(gòu)在海洋工程中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，針對(duì)變截面形式結(jié)構(gòu)的渦激振動(dòng)研究愈發(fā)迫切。本文在二維圓柱渦激振動(dòng)計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，采用動(dòng)態(tài)層鋪法建立三